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자동차/로봇 로봇의 진화 - 주요 분야에서 활약하는 로봇

  • 관리자 (irsglobal1)
  • 2020-08-12 16:29:00
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출처 : http://innovation.mufg.jp/detail/id=374

 

▣ 로봇과 공존하는 미래 사회의 가능성

 

과학기술이 눈부시게 발전하고 있는 지금, 자율적으로 움직일 수 있는 수준의 AI를 개발하려는 움직임도 활발해지고 있다. 범용형 AI인 AGI(Artificial General Intelligence)가 바로 그러한 연구 중 하나인데, AGI는 특정 분야에 특화된 AI가 아니라, 폭넓은 문제 해결 능력을 갖고 있으며, 자율성도 겸비하고 있다.

 

스스로 상황을 학습하고, 일어날 수 있는 문제를 예측하며, 해결할 수 있기 때문에, 폭넓은 분야에서 능력을 발휘할 수 있다. AGI 프로젝트가 지향하는 지능 수준은 인간과 비슷하며, ‘인간에 필적하는’ AGI가 등장하려 하고 있다.

 

그리하여 AI는 인간에 대한 의존도를 줄이고, 자율적으로 움직일 수 있는 영역에 발을 들여놓고 있다. 그리고 AI와 마찬가지로 발전하고 있는 것이 바로 지금까지의 상식을 뛰어넘는 차세대 로봇이다. ‘인간에 필적하는’이라는 표현에 대해 복잡한 감정이 들 수는 있지만, 자율적이며 ‘강력한 AI’가 로봇에 도입되어, 모든 면에서 인간을 지원할 수 있다고 생각한다면 마음이 든든해진다.

 

AI의 발전을 포함한 테크놀로지의 발달로 인해, 어떤 로봇이 등장했을까? 각 분야의 로봇의 진화를 살펴보자.

 

▣ 인간형 로봇이 지원하는 생활

 

인간형 로봇은 오래 전부터 영화나 만화 등에 자주 등장하여 친숙하긴 하지만, 현재 그 성장은 어디까지 와 있을까? 소프트뱅크가 개발한 휴머노이드 로봇 Pepper가 2014년에 등장한 후로 벌써 5년이 흘렀다. 지금은 가전제품 판매점에서도 찾아볼 수 있게 되었으며, 다양한 Pepper용 앱이 개발되고 있다.

 

일본 나가노현 나가노시에서 웹 시스템ㆍ로봇 앱을 개발하는 로고스는 최초의 AI 탑재형 Pepper 전용 간호 앱을 2019년 11월에 발매하였다. AI에 의한 기계학습을 통해 고령자와의 대화를 클라우드상에 기록하고, 과거의 대화로부터 질문에 대한 답을 도출해낸다. 이처럼 Pepper는 소프트웨어의 개발과 함께 진보를 거듭하고 있다.

 

그럼 하드웨어는 어떨까? 2018년에 소프트뱅크가 인수한 로봇 개발 회사 보스턴 다이내믹스는 2019년 9월에 자사의 인간형 로봇 Atlas에 의한 파크루 동영상을 공개하였다. 앞구르기도 하고, 뛰어오르기도 하는 Atlas의 모습은 불안정하다는 이미지가 강했던 이족보행 인간형 로봇의 개발이 다음 단계로 나아갔음을 시사해 주었다.

 

또한 중요한 점은, 인간형 로봇이 일반 가정에서 어떻게 실용화될 수 있는가 하는 점이다. 도요타의 연구기관인 도요타 리서치 인스티튜트(TRI)는 2019년 10월에 다양한 가사 일을 하는 가정용 범용 로봇의 동영상을 공개하였다. 얼굴 형태의 카메라와 양팔이 달린 이 로봇은, 찬장의 문을 열고, 물건을 집어 들어 옮기는 동작을 수행할 수 있다.

 

동영상 속에는 로봇이 문을 열어 정원에 나가 있던 강아지를 집 안으로 들여오는 모습이나 스펀지로 테이블을 닦아내는 모습도 담겨 있다. 이러한 섬세한 동작은 사전에 프로그래밍하는 것이 아니라, 인간이 VR을 이용하여 로봇을 움직여 로봇에게 학습시킴으로써 다양한 상황에 유연하게 대처할 수 있도록 설계된 것이다.

 

또한 한 대의 로봇에 하나의 동작을 한 번 가르쳐주기만 하면, 기계학습에 의한 조정이 이루어질 뿐 아니라, 다른 로봇도 이러한 학습 결과를 공유한다. TRI는 이러한 기술을 fleet learning이라고 부른다.

 

이러한 기계학습을 도입한 가정용 범용 로봇을 개발하고 있는 것이 TRI의 로봇 연구소에서 부소장을 맡고 있는 러스 테드레이크이다.

 

러스 테드레이크는 MIT 출신으로서, 일찍이 토들러(유아)라는 이름의 인간형 이족보행 로봇을 개발하였다. 2005년에 발표된 토들러는 센서로 주변 상황을 인식하고, 한 걸음마다 파라미터를 조정함으로써 처음 가는 장소에서도 넘어지지 않고 걸을 수 있다. 당시로서는 자율적으로 움직일 수 있다는 점에서 획기적인 발명이었다.

 

토들러는 그저 ‘걷기만’ 한다는 점에 특화되어 있지만, 14년이 지난 지금, 러스 테드레이크가 이끄는 TRI가 개발하고 있는 것은 사람들의 생활을 지원하는 범용 로봇이다. 그리고 파쿠르를 실연하는 영상을 제공한 Atlas가 그 동료가 되는 일도 머지 않은 일이지도 모르겠다.

 

▣ 공장의 산업용 로봇도 새로운 단계로 전환

 

공장에 도입된 산업용 로봇의 발전도 눈이 부시다.

 

미츠비시전기는 산업용 로봇에 자체 개발한 AI 기술인 Maisart를 탑재하였다. 산업용 암 로봇이 조립을 할 때에는 정밀 기기를 취급하는 경우도 있기 때문에, 아무래도 신중해지지 않을 수 없었다.

 

하지만 고성능 AI인 Maisart는 가장 빠르게 움직이는 프로세스를 순식간에 도출해 내어, 쓸데없는 움직임을 최소화할 수 있다. 보통의 로봇은 프로그래밍을 따라 가동되지만, Maisart를 탑재한 로봇은 기계학습을 통해 스스로의 움직임을 자율적으로 조절한다. 불과 5분 만에 최적의 움직임을 도출할 수 있기 때문에, 작업 속도가 기존의 로봇에 비해 2~3배 높다.

 

독일의 뮌헨에 본사를 두고 있는 지멘스는 1847년에 창업한 제조 업계의 대기업으로서, 독일 정부가 내걸고 있는 IoT 및 AI를 이용한 새로운 산업혁명 계획 ‘인더스트리 4.0’에 참가하고 있다. 당사의 공장에서는 대부분의 작업을 로봇이 담당하고 있으며, 공장 내에서 이동하는 포크리프트는 무인기이다.

 

지멘스의 공장에서 자율적으로 작업하는 암 로봇들은 약 3만 종류의 모터를 제조하기 위해 공정이 서로 다른 정교한 작업을 할 수 있다. 이러한 작업을 가능하게 한 것은 바로 디지털 트윈이라는 기술이다. ‘디지털 쌍둥이’라는 이름 그대로, 디지털 공간에 현실 공간과 같은 상황을 만들어 내어, 공정 작업을 시뮬레이션할 수 있다. 시뮬레이션이 실패해도, 당연히 현실의 로봇이나 부품에는 영향이 미치지 않는다. 모든 로봇과 부품이 디지털화되어 있기 때문에, 최적의 제조 공정을 찾아내고, 공장을 자동화할 수 있다.

 

그럼에도 지멘스의 공장은 아직 완전히 자동화된 것은 아니다. 전자동으로 공장을 운영할 수 있는 스마트 팩토리를 실현하기 위해 한 걸음씩 떼어가고 있는 단계이다.

 

▣ 의외의 형태로 등장한 자율 주행 로봇

 

자율주행 기술 역시 로봇에서 활용되고 있다. 자율주행 기술은 자동차 및 대중교통에서만 이용하는 것이 아니다. 미국의 도미노 피자는 2016년에 DRU라는 자율주행 소형 로봇을 발표하였고, 호주의 일부 도미노피자 점포에서 반경 1kg 이내에 배달하는 경우 실제로 사용되고 있다.

 

DRU는 사륜 주행이며, 냉장ㆍ보온이 모두 가능한 보관용 케이스를 갖추고 있어, 앞쪽에 부착된 센서를 통해 장애물을 감지하여 회피한다. 개발을 담당한 것은 호주의 스타트업 기업 Marathon Targets로서, 원래는 사륜의 자율주행이 가능한 사격 훈련용 표적을 개발하던 기업이다. 큰 차량을 움직이거나 정교한 기술을 이용하는 것은 아니지만, 소형 자율주행 로봇에서 피자 배달이라는 활로를 발견해 냈다.

 

참고로 도미노피자는 그밖에도 점포의 천장에 부착된 카메라가 장착된 로봇을 통해 피자의 완성도를 확인하는 DOM Pizza Checker 및 드론을 이용하여 피자를 자율 배달하는 등, 테크놀로지를 적극적으로 도입하고 있다.

 

자율주행 로봇으로 배달되는 것은 피자만이 아니다. 미국의 로보마트社는 스마트폰 앱으로 불러들인 무인 점포형 차량을 통해 원하는 상품을 꺼내는 자율주행 차량 Robomart를 개발하였다.

 

Robomart는 전자기기의 견본시인 CED 2018에 출전하여, 같은 해 7월에 시험 운용을 시작했는데, 2019년 9월에는 점착 라벨 재료 및 레인 인레이 태그 등을 생산 및 판매하는 미국의 Avery Dennison과의 제휴를 발표하였다. 동사의 RFID 기술(ID 정보를 심은 태그를 가지고 무선 통신을 통해 정보를 송수신하는 기술)을 이용하면, 상품의 대금은 앱을 통해 자동으로 결제된다.

 

Robomart의 목표는, 거리마다 Robomart 차량이 가득하고, 고객이 앱을 통해 불러들이면 쉐어 라이드 Uber와 같이 가장 가까이에 있는 차량이 고객 앞에 나타나도록 하는 것이다. 이동형 편의점이라고도 할 수 있다. 미국 농무성이 2015년에 발표한 통계에 따르면, 미국에 사는 사람 중 3,300만 명이 매일 외출하여 일용품을 구매하기 때문에, Robomart를 도입하면 그러한 수고를 덜 수 있다.

 

하지만, 미국에서는 Robomart가 생각하는 형태로 자율주행차를 상업적으로 이용하는 것을 인정하지 않는다. 따라서 Robomart는 법이 개정되기를 기다리지 않고, 차량을 원격으로 조작(리모트 컨트롤)하는 형식으로 바꾸어 서비스를 제공할 예정이다. 자율주행에 관한 법이 정비되기까지 Robomart가 길거리에 넘쳐나는 상태를 만들 수 있다면, 동사는 우위를 선점할 수 있다.

 

▣ 의수 분야에서 기술력을 발휘하는 일본

 

일본이 기술력을 발휘하고 있는 것으로서 의수 분야가 있다. 사이보그 기술을 개발하는 주식회사 메르틴 MMI는 생체 신호 처리 기술, 로봇 메커니즘 제어 기술을 기초로 하여, 실용 가능한 근전의수(筋電義手)를 개발하였다.

 

근전의수는 바이오닉 핸드라고도 불리며, 의수를 사람의 팔에 접속시키면 센서가 근육의 움직임에 따라 나타나는 생체 신호를 감지한다. 그러한 신호를 의수에 전달함으로써, 의수는 장착한 사람이 의도한 대로 움직인다.

 

메르틴 MMI는 이러한 근전의수에 이용되는 기술을 바탕으로 뇌파를 통해 로봇을 조작하는 기술 및 아바타 로봇을 우주에서 이용하기 위한 연구개발을 실시하고 있다. 2018년 11월에 개봉된 히가시노 게이고의 소설을 원작으로 한 영화 ‘인어가 잠든 집’에 메르틴 MMI가 제작한 로봇 핸드가 등장하는 등 많은 주목을 받고 있다.

 

2018년 10월에 메르틴 MMI는 대일본 스미토모 제약, 제일생명 등으로부터 총 20억 2,000만 엔의 자금을 조달받았다. 이러한 자금은 동사가 보유한 로봇 기술을 응용하는 의료기기 등을 개발하는 데 충당되었고, 2020년에는 양산형 모델을 완성할 계획이다. 인체와 로봇을 말 그대로 ‘연결하는’ 기술이, 일본에서 착실하게 발전되고 있다.

 

▣ 의료 분야에서는 수술 지원과 나노 로봇이 핵심으로 등극

 

의료 분야에서도 일본의 로봇이 실용화되고 있다. 1999년에 미국 Intuitive Surgical이 발매한 수술 지원 로봇 다빈치나는 일본의 의료기관에서 널리 활용되고 있다. 수술하는 사람(의사)은 서전 콘솔이라 불리는 기계를 이용하여 3D 모니터 화면을 보면서 여러 개의 로봇 암을 조작하여 수술을 진행한다.

 

수술하는 사람은 모니터를 보며 원격으로 수술을 할 수 있기 때문에, 수술복을 입지 않아도 된다. 앉은 채로 작업을 할 수 있으며, 손 떨림 방지 및 돌발적인 움직임을 제어하는 기능이 갖추어져 있기 때문에, 수술하는 사람의 부담을 줄일 수 있다. 일본은 2025년에 국민의 3분의 1이 65세 이상의 고령자가 되는 ‘2025년 문제’를 눈앞에 두고 있어, 의료 업계의 일손부족을 우려하고 있는 상황이다. 따라서 의사의 부담을 줄여주는 로봇의 활용을 기대하고 있다.

 

동사는 이러한 수술 지원 로봇 분야에서 압도적인 기술력으로 시장을 독점하고 있는데, 다빈치를 투입한 지 20년이 지난 지금은 잇달아 경쟁사가 등장하였고, 터닝 포인트가 될 것으로 보인다.

 

동사의 공동 창업자인 프레데릭에 따르면, 2003년에 독립한 후, 의료용 로봇 회사 오리스헬스를 설립, 2018년에는 폐의 생검을 지원하는 로봇으로 FDA(미국 식품의약국)의 승인을 얻는 등 착실하게 성장해 왔다.

 

그밖에도 아일랜드의 의료기기 회사 메드트로닉이나 미국의 Google 및 존슨 앤 존슨 등이 포함된 합병회사 버브 서지컬 등도 수술 지원 로봇을 개발하고 있다.

 

또한 Intuitive Surgical이 갖고 있는 몇몇 특허도 기한이 끝나가고 있다. 2019년 11월에는 상하이에서 MicroPort사가 65세 환자의 전립선암 수술을 무사히 끝마쳐, 수술 지원 로봇을 이용한 최초의 수술을 성공시켰다. 이로써 85% 이상의 미국 기업이 참여하는 수술 지원 로봇 시장에 중국이 돌을 하나 던진 꼴이 되었다.

 

수술 지원 로봇과는 다른 형태로 기대를 받고 있는 로봇으로, 나노 로봇(nanorobot)이 있다. 일본에서 나노 머신이라고도 불리는 이 기술은 초소형 기계 장치를 가리킨다. 인체에 삽입할 수 있기 때문에 의료 분야에서도 연구를 진행 중이다.

 

독일의 막스 플랑크 연구소는 약 3.5mm의 크기로서 자유롭게 움직일 수 있는 판 모양의 로봇을 개발하였다. 이 로봇은 직사각형 고무판과 같은 모양으로서, 자력(磁力)을 이용하여 그 몸체를 자유롭게 굽히거나 늘리면서 인간의 체내에서 이동할 수 있다. 나방의 유충과 해파리의 움직임에서 아이디어를 얻었으며, 뛰어오르거나 물속을 헤엄칠 수도 있다. 무언가를 잡을 수도 있기 때문에, 체내에서 약을 운반하여 환부에 직접 투여할 수도 있다.

 

막스 플랑크 연구소는 나노 프로펠러라 불리는 나노 로봇도 연구 개발하고 있다. 이것은 체내가 아니라 안구 속을 이동한다. 해당 연구소는 세계 최초로 나노 로봇에 안구의 유리체(안구 내에서 수정체와 망막 사이에 위치한 젤 형태의 조직)를 이동시키는 데 성공하였다. 나노 프로펠러는 프로펠러처럼 나선형을 띠고 있으며, 역시나 자력(磁力)으로 움직인다. 안구 속의 환부에 약을 투여하기 위한 목적으로 연구 개발이 진행되고 있다.

 

또한 나노 로봇은 아니지만, 매사추세츠 공과대학에서 개발한 오리가미 로봇(Origami Robot)은 열에 반응하여 자동으로 움직이는 초소형 로봇이다. 열에 반응하여 기동하면, 프로그래밍된 대로 행동한다. 또한 액체 속에 들어가면 용해되어 자가 소멸한다.

 

2015년에 등장한 오리가미 로봇은 체내에 약을 운반하는 역할을 할 것으로 기대된다. MIT는 이듬해인 2016년에 셰필드 대학, 도쿄 공과대학과 함께 돼지의 장을 가지고 만든 인제스터블(ingestible) 오리가미 로봇의 시범기를 발표하였다. 수분을 머금으면 기동하며, 실수로 섭취한 단추형 배터리를 체내에서 밖으로 밀어내는 장치를 개발하고 있다. 인제스터블이란 ‘섭취가 가능하다’는 의미인데, 앞으로 로봇의 크기가 미크로/나노 입자로 줄어들게 되기 때문에 중요해지게 될 키워드이다.

 

▣ 펫 로봇을 시큐리티와 일체화

 

펫 로봇 분야는 기술이 향상됨에 따라 시큐리티 분야와 융합될 수 있다. 소니가 2018년 1월에 발매하여, 12년 만에 부활할 수 있게 한 강아지 형태의 로봇 aibo는 클라우드와 상시 연결하여 기계학습을 실시함으로써 aibo 자체적으로 성장해 나간다. 90일 만에 가족의 얼굴을 구분할 수 있게 되며, 1년이 지나면 aibo마다 각각의 개성(성격)이 생겨난다.

 

그리고 2019년 2월, 소니는 시큐리티와 엔터테인먼트를 결합한 ‘시큐리티먼트’라는 신조어와 함께 새로운 서비스 ‘aibo 경찰’을 도입하였다. aibo가 실내를 돌아다니며 방이나 가족의 상황을 보고한다. 이러한 새로운 서비스를 발표하는 자리에서, 세콤과의 파트너십 체결도 발표하였고, 일본의 고령화 사회에 대응하는 방법으로서 펫 로봇 aibo를 활용할 수 있다는 가능성을 보여주었다.

 

펫 로봇 외에도 청소 로봇 룸바에는 2015년에 발매된 ‘룸바 980’과 같이 방의 특징을 찾아내어 지도를 작성하기 위한 카메라가 탑재되어 있다. 또한 Google Home이나 Amazon Echo에는 ‘주인’의 목소리를 인식하는 마이크가 탑재되어 있다. 모두 방범용으로 이용할 수 있지만, 기계학습을 할 수 있는 AI, 카메라, 마이크, 스피커를 겸비하고 있는 펫 로봇은 확실히 시큐리티와의 상성이 좋다고 할 수 있다.

 

한편, 미국의 일리노이주에서는 aibo에 탑재된 얼굴 인식 시스템에 대한 규제로 인해 aibo를 판매할 수 없다. 또한 대화를 통해 얻은 데이터를 클라우드상에 기록한다는 점에 대해서도, 개인정보 침해를 우려하는 목소리가 있다. aibo와의 대화 자체가 기록되는 것은 아니지만, 그것을 통해 파생된 개인적인 데이터가 클라우드에 업로드된다는 사실에 대해 막연하게 불안함을 느끼는 사람들이 있는 것도 사실이다.

 

이것은 국가 및 지역에 따른 생각의 차이라고 할 수도 있겠지만, 일본이 만약 ‘시큐리티먼트’ 분야를 성장시킬 수 있는 여지를 가진 곳이라고 한다면, 일본의 펫 로봇 연구 개발은 더 강력한 기세를 보이게 될 것이다.

 

이처럼 로봇은 각 분야에서 착실하게 진화해 나가고 있긴 하지만, 똑같은 ‘로봇’이라 해도 AI의 발달로 인해 더욱 고도의 동작이 가능한 것이 있는가 하면, IoT를 활용한 새로운 서비스를 실현해내는 것까지, 그 진화의 방향은 각양각색이다. 로봇과 공존하는 풍요로운 미래 사회를 상상하며 니즈에 대응해 나가는 것이, 스타트업 기업에 있어 성공의 열쇠가 될 것이다.

 

 

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